張正林,楊會(huì)賓

(1.中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司,廣西 百色531499;2.中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司,河南 鄭州 450041)

由于成礦地質(zhì)和地理原因,通常三水鋁石礦有機(jī)物含量較高[1-4],而一水硬鋁石礦有機(jī)物含量相對(duì)較低。但近年來隨著礦石品位不斷下降,一水硬鋁石礦中的有機(jī)物也在持續(xù)升高,這導(dǎo)致處理一水硬鋁石的企業(yè)也開始受到有機(jī)物的嚴(yán)重影響。受有機(jī)物影響最大的是分解系統(tǒng),隨著有機(jī)物在流程中的累積,出現(xiàn)了分解槽內(nèi)泡沫增多、分解率降低和立盤產(chǎn)能下降的狀況。有機(jī)物對(duì)氧化鋁生產(chǎn)流程的影響是近幾年氧化鋁行業(yè)的研究熱點(diǎn),除了對(duì)分解系統(tǒng)的影響,它還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降、堿損失增加等一系列問題[5-6],嚴(yán)重影響著氧化鋁生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。國內(nèi)也研究了多條有機(jī)物處理技術(shù)路線,包括濕法氧化、草酸鈉苛化、有機(jī)物降溫結(jié)晶析出等方法[7-12],部分技術(shù)在一些企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用,對(duì)于穩(wěn)定或降低氧化鋁生產(chǎn)過程中有機(jī)物水平、緩解有機(jī)物對(duì)生產(chǎn)的影響起到了一定的作用。

采用吸附法脫除氧化鋁生產(chǎn)流程中的腐殖質(zhì)是近兩年國內(nèi)研發(fā)的新技術(shù),它對(duì)于脫除氧化鋁流程中的大分子有機(jī)物具有一定效果。本文對(duì)這一技術(shù)在高溫拜耳法工藝中的研究和初步應(yīng)用進(jìn)行了闡述,其研究成果可為氧化鋁企業(yè)解決有機(jī)物問題提供參考。

1 試驗(yàn)原料和方法

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所需的溶出稀釋料漿和分解母液均取自氧化鋁工廠生產(chǎn)流程,為保證試驗(yàn)過程溶液的穩(wěn)定性,每次均取當(dāng)天生產(chǎn)流程的物料作為試驗(yàn)原料。

試驗(yàn)所用有機(jī)物脫除劑為國內(nèi)某產(chǎn)品,試劑型號(hào)記為S-F。

1.2 試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)在恒溫水浴槽內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)過程中,采用機(jī)械攪拌方式使脫除劑和物料充分混合和反應(yīng)。

以稀釋料漿或分解母液為原料開展試驗(yàn)時(shí),有機(jī)物脫除劑直接加入稀釋料漿或分解母液,然后在設(shè)定條件下開始試驗(yàn)。試驗(yàn)完畢后過濾試驗(yàn)漿液,分析濾液吸光度和其它指標(biāo),通過與試驗(yàn)前濾液指標(biāo)比較來判斷試驗(yàn)效果。

溶液中有機(jī)物和草酸鈉使用儀器檢測,草酸鈉檢測方法為選擇性氧化法。該有機(jī)物檢測方法同離子色譜法相比較,草酸鈉的檢測結(jié)果相對(duì)偏高,但檢測結(jié)果不影響試驗(yàn)的整體趨勢和效果。

試驗(yàn)中用吸光度來表示溶液中有機(jī)物的脫除效果。由于大分子有機(jī)物一般是腐殖質(zhì)類有機(jī)物,在溶液中呈黑色,這類有機(jī)物脫除后溶液的吸光度會(huì)降低。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 稀釋料漿試驗(yàn)結(jié)果

取生產(chǎn)流程的稀釋料漿進(jìn)行有機(jī)物脫除試驗(yàn),反應(yīng)溫度90℃,反應(yīng)時(shí)間2 h。脫除劑添加量及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 稀釋料漿有機(jī)物脫除后吸光度變化

兩組試驗(yàn)不同添加量下(100 ppm、300 ppm、500 ppm)吸光度變化平均值分別為:-9.53%、-22.67%和-29.87%,隨著除雜劑添加量增大,吸光度的降低幅度增大。

2.2 分解母液試驗(yàn)結(jié)果

從生產(chǎn)流程取分解母液進(jìn)行有機(jī)物脫除試驗(yàn),反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)間2 h。

圖1為不同添加量條件下,溶液中雜質(zhì)析出情況。隨添加量增大,析出雜質(zhì)增多。

圖1 0、100ppm、300ppm添加量,溶液析出雜質(zhì)情況

有機(jī)物脫除前后分解母液吸光度變化如表2所示。

為進(jìn)一步加強(qiáng)林業(yè)植物檢疫工作，規(guī)范和改進(jìn)林業(yè)植物檢疫審批和監(jiān)管，國家林業(yè)和草原局研究制定了新版省內(nèi)和出省《植物檢疫證書》，自2019年1月1日起正式啟用。

表2 分解母液有機(jī)物脫除后吸光度及溶液成分變化

兩組試驗(yàn)中,不同添加量條件下吸光度變化率平均值分別為-15.84%和-27.37%,同樣是隨著添加量增大,吸光度降低幅度增大。從溶液成分看,有機(jī)物脫除前后溶液成分均在分析誤差范圍內(nèi),有機(jī)物脫除過程未造成溶液氧化鋁損失。

對(duì)有機(jī)物脫除前后溶液中草酸鈉、有機(jī)碳濃度進(jìn)行了分析檢測,結(jié)果如表3所示。

表3 分解母液有機(jī)物脫除后有機(jī)碳、草酸鈉濃度變化

從單次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看,使用添加劑后,分解母液中草酸鈉、有機(jī)碳有降低趨勢,規(guī)律性較好。如果氧化鋁流程持續(xù)添加有機(jī)物脫除劑,則溶液凈化會(huì)呈現(xiàn)一定程度的疊加效果,有機(jī)物脫除效果會(huì)更好。

2.3 工業(yè)應(yīng)用效果

在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基礎(chǔ)上,將此有機(jī)物脫除劑進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用,以考察其工業(yè)應(yīng)用效果。需要說明的是,此次工業(yè)試驗(yàn)只對(duì)工廠的部分溶液進(jìn)行有機(jī)物脫除,這部分溶液約占工廠總液量的20%。脫除劑添加在溶出后的赤泥處理系統(tǒng),脫除劑充分吸附有機(jī)物后隨赤泥一起排出流程。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況和試驗(yàn)需要,脫除劑添加量在20～150 ppm之間進(jìn)行調(diào)整。

2.3.1 工業(yè)試驗(yàn)有機(jī)物脫除效果

工業(yè)試驗(yàn)期間,在脫除劑穩(wěn)定添加、流程生產(chǎn)組織基本穩(wěn)定的情況下,對(duì)溶液凈化前后關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,可以判斷有機(jī)物單次脫除后的溶液凈化效果。

工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及效果見表4。

表4 有機(jī)物脫除工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和效果

從表4可以看出,此次工業(yè)試驗(yàn)期間,受生產(chǎn)波動(dòng)和檢測結(jié)果誤差的影響,有機(jī)物脫除前的稀釋液中草酸鈉和有機(jī)碳均在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。從整體來看,脫除劑添加后溶液中草酸鈉、有機(jī)碳和吸光度分別降低4.59%、4.01%和8.10%。

2.3.2 試驗(yàn)期間精液吸光度變化

如前所述,此次試驗(yàn)是對(duì)工廠的部分溶液進(jìn)行有機(jī)物脫除凈化,而每經(jīng)過一個(gè)生產(chǎn)周期,這部分凈化的溶液都會(huì)和全廠的溶液混合到一起。工業(yè)試驗(yàn)期間,對(duì)全廠其它生產(chǎn)系列的精液吸光度進(jìn)行了抽測,由于不同生產(chǎn)系列之間液量有交叉和混合,所以這些系列吸光度變化基本可以反映出全廠精液吸光度的變化趨勢。

測試結(jié)果如表5所示。

表5 工業(yè)試驗(yàn)期間不同系列精液吸光度變化

對(duì)工業(yè)試驗(yàn)期間吸光度平均值進(jìn)行趨勢分析,如圖2所示。

從圖2可以看出,工業(yè)試驗(yàn)期間,精液吸光度整體呈下降趨勢,這說明雖然此次只對(duì)工廠的部分溶液進(jìn)行了有機(jī)物脫除,但由于不同生產(chǎn)系列的溶液存在著交叉和混合,全廠的溶液均取得了一定程度的有機(jī)物脫除凈化效果。同時(shí),從大量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看,有機(jī)物脫除劑未造成鋁酸鈉溶液中氧化鋁損失。

圖2 工業(yè)試驗(yàn)期間全廠精液吸光度隨時(shí)間變化趨勢

3 結(jié) 論

(1)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明,有機(jī)物脫除劑可有效降低溶液吸光度,且隨著添加量增大,吸光度降低幅度增大;鋁酸鈉溶液中有機(jī)物被脫除后,溶液中草酸鈉、有機(jī)碳均有一定程度的降低。由于溶液中顯色的有機(jī)物占比較小,所以盡管溶液吸光度降低幅度較大,但有機(jī)碳降低幅度相對(duì)較小。即便如此,由于大分子量有機(jī)物粘度較大,其脫除后對(duì)于生產(chǎn)上控制溶液泡沫、提升分解系統(tǒng)分解率仍會(huì)產(chǎn)生積極的作用效果。

(2)工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,有機(jī)物脫除后,溶液中草酸鈉、有機(jī)碳和吸光度分別降低4.59%、4.01%和8.10%;雖然對(duì)部分溶液進(jìn)行了有機(jī)物脫除凈化,但全廠溶液吸光度整體呈下降趨勢。

(3)由于此次試驗(yàn)規(guī)模較小,只對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)部分溶液進(jìn)行了有機(jī)物脫除,雖然從數(shù)據(jù)上看已經(jīng)體現(xiàn)出一些效果,但生產(chǎn)操作上的整體改善效果還未完全體現(xiàn)。